RU2851039C1 - Computer control using fine motor skills in cases of impaired hand motor skills - Google Patents
Computer control using fine motor skills in cases of impaired hand motor skillsInfo
- Publication number
- RU2851039C1 RU2851039C1 RU2025116312A RU2025116312A RU2851039C1 RU 2851039 C1 RU2851039 C1 RU 2851039C1 RU 2025116312 A RU2025116312 A RU 2025116312A RU 2025116312 A RU2025116312 A RU 2025116312A RU 2851039 C1 RU2851039 C1 RU 2851039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- input
- modules
- group
- computer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее техническое решение относится к области компьютерных устройств ввода, в частности к модульной системе управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей.This technical solution relates to the field of computer input devices, in particular to a modular system for controlling a computer using fine motor skills of the body in case of impaired motor skills of the upper limbs.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
Из уровня техники известны различные устройства ввода для компьютерных устройств, которые используются как дополнение или вместо общеупотребимых компьютерной клавиатуры и координатно-указательных устройств ввода типа «мышь», джойстика, консоли управления и других.The prior art provides various input devices for computer devices that are used as a supplement to or instead of the commonly used computer keyboard and pointing devices such as a mouse, joystick, control console, and others.
Так, например, известен источник информации US 2021/0034168 A1, опубликованный 04.02.2021, в котором раскрыто устройство для доставки альтернативного пользовательского ввода между альтернативным устройством ввода и устройством вывода, причем устройство вывода сконфигурировано для приема ввода от обычного устройства ввода, а устройство вывода не сконфигурировано для приема ввода от альтернативного устройства ввода, причем устройство включает в себя процессор взаимопреобразования ввода, который получает альтернативный пользовательский ввод от альтернативного устройства ввода, конвейер обработки, который преобразует альтернативный пользовательский ввод в обычный пользовательский ввод того типа, который обычно принимается устройством вывода от обычного устройства ввода, и порт вывода, который передает обычный пользовательский ввод.For example, the information source US 2021/0034168 A1, published on 04.02.2021, is known, which discloses a device for delivering alternative user input between an alternative input device and an output device, wherein the output device is configured to receive input from a conventional input device, and the output device is not configured to receive input from the alternative input device, wherein the device includes an input conversion processor that receives alternative user input from the alternative input device, a processing pipeline that converts the alternative user input into conventional user input of the type that is typically received by the output device from a conventional input device, and an output port that transmits the conventional user input.
Кроме того, из уровня техники известен источник информации WO 2018/236756 A1, опубликованный 27.12.2018, в котором раскрыто модульное устройство ввода, которое может быть поддерживаемо и задействовано руками пользователя, так что предоставляются независимые модули, специфичные для рук. Модули могут включать устройство ввода с сенсорным экраном, которое может использоваться для обеспечения ввода данных на вычислительное устройство. Конфигурация модулей может включать часть для взаимодействия с ладонью и выступающую из нее поверхность управления. Поверхность для взаимодействия с ладонью может координироваться с застежкой для согласованного взаимодействия с ладонью пользователя в ее проксимальной части, так что пястно-фаланговые суставы пальцев пользователя могут сохранять полный диапазон движения, тем самым облегчая улучшенный ввод текста с помощью устройства ввода с сенсорным экраном. Модули, специфичные для рук, могут быть настраиваемыми и/или регулируемыми несколькими способами для облегчения работы разных пользователей с разными размерами рук при выполнении различных вычислительных задач.Furthermore, prior art discloses WO 2018/236756 A1, published December 27, 2018, which discloses a modular input device that can be supported and operated by a user's hands, providing independent hand-specific modules. The modules may include a touchscreen input device that can be used to provide data input to a computing device. The module configuration may include a portion for interacting with the palm and a control surface extending therefrom. The palm surface may be coordinated with a fastener for consistent interaction with the user's palm at its proximal portion, so that the metacarpophalangeal joints of the user's fingers can maintain a full range of motion, thereby facilitating improved text input using the touchscreen input device. The hand-specific modules may be customizable and/or adjustable in several ways to facilitate the performance of different users with different hand sizes when performing various computing tasks.
Наконец, из уровня техники известен источник информации RU 2551796 C1, опубликованный 27.05.2015, раскрывающий устройство ввода данных, которое выполнено в виде конфигурируемой системы присоединяемых модулей, образуемой корпусом в качестве базового модуля и присоединяемыми к нему посредством электрических и механических интерфейсов отдельными функциональными модулями. Корпус, снабженный интерфейсом связи с электронным устройством, включает в себя переднюю часть с клавиатурным сегментом и заднюю часть с опорной поверхностью для руки, которые образуют уступ, на котором размещен набор клавиш, и по меньшей мере на поверхности одной боковой стороны задней части расположена по меньшей мере одна клавиша или координатно-указательное устройство. Базовый модуль снабжен парами электрического и механического интерфейсов на боковых сторонах задней части, на верхней поверхности, передней и боковых сторонах передней части базового модуля и опорным блоком для ладони на задней стороне базового модуля с возможностью его отсоединения, клавиатурный сегмент на передней части базового модуля является клавишным модулем, присоединенным к верхней поверхности передней стороны с использованием электрических и механических интерфейсов.Finally, prior art discloses information source RU 2551796 C1, published May 27, 2015, which discloses a data input device that is implemented as a configurable system of attachable modules, formed by a housing serving as a base module and individual functional modules attached to it via electrical and mechanical interfaces. The housing, equipped with a communication interface with an electronic device, includes a front portion with a keyboard segment and a rear portion with a hand support surface, which form a ledge on which a set of keys is located, and at least one key or pointing device is located on at least one surface of the rear portion's side. The base module is provided with pairs of electrical and mechanical interfaces on the sides of the rear part, on the upper surface, the front and sides of the front part of the base module and a palm support block on the rear side of the base module with the possibility of detaching it, the keyboard segment on the front part of the base module is a key module attached to the upper surface of the front side using electrical and mechanical interfaces.
Общим недостатком известных из уровня техники решений являются ограниченные возможности использования компьютерных устройств ввода при нарушениях у пользователя моторики верхних конечностей (далее МВК), поскольку количество возможных одновременных вводимых значений зависит от количества здоровых пальцев пользователя. При нарушениях МВК количество возможных одновременных нажатий снижается вплоть до двух, чего недостаточно для использования всего функционала компьютера. Кроме того, известные из уровня техники решения сложны и трудны для переконфигурирования пользователем с МВК, поскольку подключаются через механические разъемы, которые требуют совмещения соединяемых частей и прикладывания должного усилия для зацепления и образования контакта.A common drawback of prior art solutions is the limited usability of computer input devices for users with upper limb motor impairments (ULMI), as the number of possible simultaneous input values depends on the number of healthy fingers. With ULMI, the number of possible simultaneous keystrokes is reduced to two, which is insufficient to utilize the computer's full functionality. Furthermore, prior art solutions are complex and difficult for users with ULMI to reconfigure, as they are connected via mechanical connectors that require the alignment of the connecting parts and the application of sufficient force to engage and establish contact.
Таким образом, известные в уровне техники решения при нарушении МВК не обеспечивают необходимого управления компьютером с использованием мелкой моторики тела, а также не позволяют производить быстрое и легкое переконфигурирование компьютерного устройства ввода под различные конкретные задачи.Thus, the solutions known in the prior art for violation of the IVC do not provide the necessary control of the computer using fine motor skills of the body, and also do not allow for quick and easy reconfiguration of the computer input device for various specific tasks.
Предлагаемое решение отличается от известных из уровня техники решений тем, что обеспечивает модульную систему управления компьютером, содержащую группу модулей ввода с настраиваемыми блоками приема пользовательского ввода, которые подключаются друг к другу посредством электрического контактного соединения интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ).The proposed solution differs from the prior art solutions in that it provides a modular computer control system containing a group of input modules with configurable user input receiving units that are connected to each other via an electrical contact connection of quick magnetic connection interfaces (QCIMI).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание модульной системы управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей, которая обеспечит эффективное управление компьютером при нарушениях у пользователя моторики верхних конечностей.The technical challenge addressed by the proposed technical solution is the creation of a modular computer control system using fine motor skills of the body in the case of upper limb motor impairments, which will ensure effective computer control in the case of upper limb motor impairments.
Техническим результатом, достигающимся при решении вышеуказанной технической задачи, является повышение удобства и упрощение конфигурирования модульной системы управления компьютером за счет электрического контактного соединения интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ).The technical result achieved by solving the above technical problem is an increase in convenience and simplification of the configuration of a modular computer control system due to the electrical contact connection of the quick connection interfaces on magnets (QCISM).
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения предложена модульная система управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей, содержащая группу модулей ввода, каждый из которых содержит по меньшей мере один настраиваемый блок приема пользовательского ввода, встроенную электронную плату управления с микропроцессором, один или более разъемов USB type C и один или более интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ); причем упомянутый модуль выполнен с возможностью: подключения к компьютеру через разъем USB type C; электрического контактного соединения через ИБПНМ напрямую или через один или более проводов с коннекторами ИБПНМ на концах с другим модулем ввода для образования упомянутой группы модулей ввода; при этом группа модулей ввода включает в себя по меньшей мере два модуля ввода из одного или более из модуля концентратора, модуля кнопки клавиатуры, модуля джойстика, модуля педали-кнопки, модуля компьютерной мыши, модуля колеса-энкодера, которые соединены друг стругом через ИБПНМ напрямую или через провод с коннекторами ИБПНМ, и упомянутая группа модулей ввода включает в себя один модуль ввода из модуля концентратора, модуля джойстика и модуля компьютерной мыши, и один из модулей группы подключен к компьютеру через разъем USB type C; приема пользовательского ввода посредством настроенного блока приема пользовательского ввода; преобразования посредством микропроцессора пользовательского ввода в сигнал ввода; и передачи сигнала ввода в компьютер через подключенный интерфейс USB type C или через соединение ИБПНМ в группе модулей ввода для преобразования специализированным программным обеспечением в команду управления.According to one embodiment of the invention, a modular system for controlling a computer using fine motor skills of the body in case of a motor disorder of the upper limbs is proposed, comprising a group of input modules, each of which comprises at least one configurable user input receiving unit, a built-in electronic control board with a microprocessor, one or more USB type C connectors and one or more quick magnetic connection interfaces (QMI); wherein said module is configured to: connect to a computer via a USB type C connector; electrical contact connection via the QMI directly or via one or more wires with QMI connectors at the ends with another input module to form said group of input modules; wherein the group of input modules includes at least two input modules from one or more of a hub module, a keyboard button module, a joystick module, a pedal-button module, a computer mouse module, a wheel-encoder module, which are connected to each other by a plane through an UPSNM directly or through a wire with UPSNM connectors, and the said group of input modules includes one input module from the hub module, the joystick module and the computer mouse module, and one of the modules of the group is connected to the computer through a USB type C connector; receiving user input by means of a configured user input receiving unit; converting the user input into an input signal by means of a microprocessor; and transmitting the input signal to the computer through the connected USB type C interface or through the UPSNM connection in the group of input modules for conversion by specialized software into a control command.
В частном варианте реализации предлагаемой системы группа модулей ввода содержит модуль концентратора, четыре модуля кнопки клавиатуры с модулем колеса-энкодера, модуль джойстика с модулем колеса-энкодера, четыре модуля педали-кнопки и модуль компьютерной мыши.In a particular embodiment of the proposed system, the group of input modules contains a hub module, four keyboard button modules with an encoder wheel module, a joystick module with an encoder wheel module, four pedal-button modules, and a computer mouse module.
В частном варианте реализации предлагаемой системы каждый настраиваемый блок приема пользовательского ввода предварительно настроен на выполнение заданной функции.In a particular embodiment of the proposed system, each configurable user input receiving block is pre-configured to perform a specified function.
В частном варианте реализации предлагаемой системы каждый настраиваемый блок приема пользовательского ввода настроен на выполнение заданной функции посредством специализированного программного обеспечения после подключения к компьютеру.In a particular embodiment of the proposed system, each configurable user input receiving unit is configured to perform a specified function using specialized software after connecting to a computer.
В частном варианте реализации предлагаемой системы группа модулей ввода дополнительно содержит модуль беспроводного подключения, содержащий встроенный микропроцессор, один или более разъемов USB type C и один или более интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ), блок беспроводной связи Bluetooth и аккумулятор; причем модуль беспроводного подключения выполнен с возможностью подключения группы модулей ввода к компьютеру посредством беспроводного соединения.In a particular embodiment of the proposed system, the group of input modules further comprises a wireless connection module containing an embedded microprocessor, one or more USB type C connectors and one or more quick magnetic connection interfaces (QMI), a Bluetooth wireless communication unit and a battery; wherein the wireless connection module is configured to connect the group of input modules to the computer via a wireless connection.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
Реализация изобретения будет описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемыми чертежами, которые представлены для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивает область изобретения. К заявке прилагаются следующие чертежи:The invention will be further described in accordance with the accompanying drawings, which are provided to illustrate the invention and in no way limit its scope. The following drawings are attached to the application:
На Фиг. 1 проиллюстрирована блок-схема примерной модульной системы управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 1 illustrates a block diagram of an exemplary modular fine motor control system for a computer in an upper limb motor disorder according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 2 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля концентратора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 2 illustrates a general perspective view of a concentrator module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 3 проиллюстрирован вид сверху модуля концентратора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 3 illustrates a top view of a concentrator module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 4 проиллюстрирован вид спереди модуля концентратора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 4 illustrates a front view of a hub module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 5 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля кнопки клавиатуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 5 illustrates a general perspective view of a keyboard button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 6 проиллюстрирован вид сверху модуля кнопки клавиатуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 6 illustrates a top view of a keyboard button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 7 проиллюстрирован вид спереди модуля кнопки клавиатуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 7 illustrates a front view of a keyboard button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 8 проиллюстрирован вид в перспективе внутреннего устройства модуля кнопки клавиатуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 8 illustrates a perspective view of the internal structure of a keyboard button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 9 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля джойстика согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 9 illustrates a general perspective view of a joystick module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 10 проиллюстрирован вид сверху модуля джойстика согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 10 illustrates a top view of a joystick module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 11 проиллюстрирован вид спереди модуля джойстика согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 11 illustrates a front view of a joystick module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 12 проиллюстрирован вид в перспективе внутреннего устройства модуля джойстика согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 12 illustrates a perspective view of the internal structure of a joystick module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 13 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля педали-кнопки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 13 illustrates a general perspective view of a pedal-button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 14 проиллюстрирован вид сверху модуля педали-кнопки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 14 illustrates a top view of a pedal-button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 15 проиллюстрирован вид спереди модуля педали-кнопки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 15 illustrates a front view of a pedal-button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 16 проиллюстрирован вид в перспективе внутреннего устройства модуля педали-кнопки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 16 illustrates a perspective view of the internal structure of a pedal-button module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 17 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля компьютерной мыши согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 17 illustrates a general perspective view of a computer mouse module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 18 проиллюстрирован вид сверху модуля компьютерной мыши согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 18 illustrates a top view of a computer mouse module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 19 проиллюстрирован вид спереди модуля компьютерной мыши согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 19 illustrates a front view of a computer mouse module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 20 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля колеса-энкодера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 20 illustrates a general perspective view of an encoder wheel module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 21 проиллюстрирован вид сверху модуля колеса-энкодера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 21 illustrates a top view of an encoder wheel module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 22 проиллюстрирован вид спереди модуля колеса-энкодера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 22 illustrates a front view of an encoder wheel module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 23 проиллюстрирован вид в перспективе внутреннего устройства модуля колеса-энкодера с колесом-энкодера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 23 illustrates a perspective view of the internal structure of an encoder wheel module with an encoder wheel according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 24 проиллюстрирован вид в перспективе внутреннего устройства модуля колеса-энкодера без колесом-энкодера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 24 illustrates a perspective view of the internal structure of an encoder wheel module without an encoder wheel according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 25 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля беспроводного подключения с одного ракурса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 25 illustrates a general perspective view of a wireless connection module from one angle according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 26 проиллюстрирован общий вид в перспективе модуля беспроводного подключения с другого ракурса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 26 illustrates a general perspective view of a wireless connection module from another angle according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 27 проиллюстрирован вид спереди модуля беспроводного подключения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 27 illustrates a front view of a wireless connection module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 28 проиллюстрирован вид в перспективе сверху внутреннего устройства модуля беспроводного подключения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 28 illustrates a top perspective view of the internal structure of a wireless connection module according to one embodiment of the present invention;
На Фиг. 29 проиллюстрирован вид в перспективе снизу внутреннего устройства модуля беспроводного подключения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;Fig. 29 illustrates a bottom perspective view of the internal structure of a wireless connection module according to one embodiment of the present invention;
ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.The following detailed description of the invention includes numerous implementation details intended to provide a clear understanding of the present invention. However, one skilled in the art will readily appreciate how the present invention may be utilized with or without these implementation details. In other instances, well-known methods, procedures, and components have not been described in detail to avoid unnecessarily obscuring the features of the present invention.
Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов и охватываются объемом формулы изобретения.Furthermore, it will be clear from the foregoing description that the invention is not limited to the embodiment described. Numerous possible modifications, changes, variations, and substitutions, while preserving the spirit and form of the present invention, will be obvious to those skilled in the art and are encompassed by the scope of the claims.
Предлагаемое решение представляет собой модульную систему управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей.The proposed solution is a modular system for computer control using fine motor skills of the body in cases of upper limb motor impairment.
Модульная система управления согласно настоящему изобретению (далее упоминаемая как система управления или система) в общем виде включает в себя группу модулей ввода, каждый из которых содержит по меньшей мере один настраиваемый блок приема пользовательского ввода, электронную плату управления с микропроцессором , один или более разъемов USB type C и один или более интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ), как это показано на Фиг. 8, 12, 16, 23, 24. К электронной плате управления подсоединены упомянутые разъемы USB, ИБПМН и блок ввода посредством пайки.The modular control system according to the present invention (hereinafter referred to as the control system or the system) generally includes a group of input modules, each of which contains at least one configurable user input receiving unit, an electronic control board with a microprocessor, one or more USB type C connectors and one or more quick magnetic connection interfaces (QMI), as shown in Fig. 8, 12, 16, 23, 24. The said USB connectors, QMI and input unit are connected to the electronic control board by soldering.
В частном варианте осуществления корпус и блок приема пользовательского ввода каждого из модулей ввода выполнен пластиковым. Однако в настоящем изобретении материал выполнения не ограничен пластиком. In a particular embodiment, the housing and user input receiving unit of each input module are made of plastic. However, in the present invention, the material is not limited to plastic.
На Фиг. 1 проиллюстрирована блок-схема примерной модульной системы управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, которая содержит модуль 1 концентратора, четыре модуля 2 кнопки клавиатуры, два модуля 6 колеса-энкодера, четыре модуля 4 педали-кнопки, модуль 3 джойстика, модуль 5 компьютерной мыши. Модуль 1 концентратора через USB-кабель 9 подключен к персональному компьютеру 10. USB-кабель 9 к модулю 1 концентратора подключен через разъем USB type C, а к персональному компьютеру 10 через любой разъем семейства USB. Модуль 6 колеса-энкодера и три модуля 2 кнопки клавиатуры соединены друг с другом через интерфейсы быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ) и образуют группу модулей ввода, которая подключена к модулю 1 концентратора через провод 8 с коннекторами ИБПНМ. Другой модуль 6 колеса-энкодера, модуль 3 джойстика, модуль 2 кнопки клавиатуры и модуль 7 беспроводного подключения соединены друг с другом через интерфейсы быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ) и образуют другую группу модулей ввода, которая подключена к персональному компьютеру 10 через беспроводное соединение, установленное модулем 7 беспроводного подключения. Четыре модуля 4 педали-кнопки соединены между собой и еще одним модулем 7 беспроводного подключения через провода 8 с коннекторами ИБПНМ и образуют еще одну группу модулей ввода, которая подключена к персональному компьютеру 10 через беспроводное соединение, установленное модулем 7 беспроводного подключения.Fig. 1 illustrates a block diagram of an exemplary modular system for controlling a computer using fine motor skills of the body in case of a motor disorder of the upper limbs according to one embodiment of the present invention, which comprises a hub module 1, four keyboard button modules 2, two encoder wheel modules 6, four pedal-button modules 4, a joystick module 3, and a computer mouse module 5. The hub module 1 is connected to the personal computer 10 via a USB cable 9. The USB cable 9 is connected to the hub module 1 via a USB type C connector, and to the personal computer 10 via any USB family connector. The encoder wheel module 6 and the three keyboard button modules 2 are connected to each other via quick magnetic connection interfaces (QMI) and form a group of input modules, which is connected to the hub module 1 via a wire 8 with QMI connectors. Another encoder wheel module 6, joystick module 3, keyboard button module 2, and wireless connection module 7 are connected to each other via quick magnetic connection interfaces (QMI) and form another group of input modules, which is connected to the personal computer 10 via a wireless connection established by the wireless connection module 7. Four pedal-button modules 4 are connected to each other and to another wireless connection module 7 via wires 8 with QMI connectors and form yet another group of input modules, which is connected to the personal computer 10 via a wireless connection established by the wireless connection module 7.
В предпочтительном варианте осуществления группа модулей ввода включает в себя по меньшей мере два модуля ввода из одного или более из модуля 1 концентратора, модуля 2 кнопки клавиатуры, модуля 3 джойстика, модуля 4 педали-кнопки, модуля 5 компьютерной мыши, модуля 6 колеса-энкодера, которые соединены друг стругом через ИБПНМ напрямую или через провод с коннекторами ИБПНМ. В частном варианте осуществления группа модулей ввода включает в себя один модуль ввода из модуля 1 концентратора, модуля 3 джойстика и модуля 5 компьютерной мыши, и один из модулей группы подключен к компьютеру через разъем USB type C.In a preferred embodiment, the group of input modules includes at least two input modules from one or more of the hub module 1, the keyboard button module 2, the joystick module 3, the pedal-button module 4, the computer mouse module 5, and the wheel-encoder module 6, which are connected to each other via a UBI directly or via a wire with UBI connectors. In a particular embodiment, the group of input modules includes one input module from the hub module 1, the joystick module 3, and the computer mouse module 5, and one of the modules in the group is connected to the computer via a USB type C connector.
В еще одном частном варианте осуществления группа модулей ввода содержит модуль 1 концентратора, четыре модуля 2 кнопки клавиатуры с модулем 6 колеса-энкодера, модуль 3 джойстика с модулем 6 колеса-энкодера, четыре модуля 4 педали-кнопки и модуль 5 компьютерной мыши.In another particular embodiment, the group of input modules comprises a hub module 1, four keyboard button modules 2 with an encoder wheel module 6, a joystick module 3 with an encoder wheel module 6, four pedal-button modules 4 and a computer mouse module 5.
Каждый модуль ввода, входящий в группу модуле ввода, выполнен с возможностью приема пользовательского ввода посредством настроенного блока приема пользовательского ввода; преобразования посредством микропроцессора электронной платы управления пользовательского ввода в сигнал ввода; и передачи сигнала ввода в компьютер 10 через подключенный интерфейс USB type C или через соединение ИБПНМ в группе модулей ввода для преобразования специализированным программным обеспечением, исполняемым на компьютере 10, в команду управления.Each input module included in the input module group is configured to receive user input by means of a configured user input receiving unit; to convert the user input into an input signal by means of a microprocessor of the electronic control board; and to transmit the input signal to the computer 10 via a connected USB type C interface or via an UPSNM connection in the input module group for conversion by specialized software executed on the computer 10 into a control command.
Каждый настраиваемый блок приема пользовательского ввода каждого модуля ввода предварительно настроен на выполнение заданной функции. Блок приема пользовательского ввода может быть настроен на выполнение функции отдельной кнопки обычной клавиатуры.Each configurable user input block of each input module is pre-configured to perform a specific function. A user input block can be configured to perform the function of a single button on a standard keyboard.
Каждый настраиваемый блок приема пользовательского ввода настраивается на выполнение заданной функции посредством специализированного программного обеспечения после подключения к компьютеру через USB-кабель 9.Each configurable user input receiving unit is configured to perform a specified function using specialized software after connecting to a computer via a USB cable 9.
Модуль 1 концентратора (он же модуль док-станции), изображенный на Фиг.2-4, включает в себя интерфейсы ввода/вывода, две кнопки и кольцевой энкодер (каждый по отдельности входящие в состав соответственного блока приема пользовательского ввода), представляющий собой корпус в виде плоского квадратного основания и наклонной квадратной поверхности, в нижней части которого расположены электронная плата управления с микропроцессором, 4 интерфейса подключения типа USB type C и 8 интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ) типа “выход”, а в наклонной верхней части расположены круглый экран для индикации, вокруг которого находится кольцевой энкодер для ввода данных с помощью вращения кольца, и две кнопки в нижних углах.Module 1 of the hub (also known as the docking station module), shown in Fig. 2-4, includes input/output interfaces, two buttons and a ring encoder (each individually included in the corresponding user input receiving unit), which is a housing in the form of a flat square base and an inclined square surface, in the lower part of which an electronic control board with a microprocessor, 4 USB type C connection interfaces and 8 quick magnetic connection interfaces (QCIMI) of the “output” type are located, and in the inclined upper part there is a round display screen, around which there is a ring encoder for entering data by rotating the ring, and two buttons in the lower corners.
При этом все интерфейсы подключения являются одновременно интерфейсами ввода и вывода, подключены ко внутренней электронной плате управления с микропроцессором и позволяют подключать остальные элементы системы для удобства пользования, зарядки внутренних аккумуляторов и для обеспечения возможности подключать части системы через быстрый интерфейс подключения на магнитах.All connection interfaces are simultaneously input and output interfaces, connected to an internal electronic control board with a microprocessor and allowing connection of other system elements for ease of use, charging of internal batteries and for the ability to connect parts of the system via a quick magnetic connection interface.
Корпус является разборным и состоит из основной части и нижней крышки дна. На нижней крышке расположено противоскользящее силиконовое или резиновое покрытие.The body is detachable and consists of a main body and a bottom cover. The bottom cover has a non-slip silicone or rubber coating.
В предпочтительном варианте осуществления плоское квадратное основание модуля 1 имеет следующие габаритные размеры: ширина 100 мм и длина 100 мм, а длина наклонной поверхности составляет 100 мм, диаметр кольцевого энкодера составляет 75 мм. Однако, в других вариантах осуществления каждый из этих размеров может изменяться в большую или меньшую сторону для обеспечения удобного и эффективного использования модуля 1 с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей у пользователя.In a preferred embodiment, the flat square base of module 1 has the following overall dimensions: 100 mm in width and 100 mm in length, with the inclined surface length being 100 mm and the ring encoder diameter being 75 mm. However, in other embodiments, each of these dimensions may be adjusted upward or downward to ensure comfortable and effective use of module 1 by a user with fine motor skills who has impaired upper limb motor function.
Интерфейс USB type-C для предлагаемой системы является интерфейсом подключения, альтернативным ИБПНМ. Один из интерфейсов USB type-C на модуле 1 служит для подключения его к компьютеру, к остальным можно подключить модули ввода. Модуль 1 концентратора служит док-станцией (если на компьютере мало входов USB type-C, то обеспечивается встроенный расширитель). Остальные модули можно подключить к модулю 1 через провода ИБПНМ.The USB Type-C interface for the proposed system is an alternative connection interface to the UPSNM. One of the USB Type-C interfaces on Module 1 is used to connect it to the computer, while the others can be used to connect input modules. Module 1 of the hub serves as a docking station (if the computer has few USB Type-C inputs, a built-in expander is provided). The remaining modules can be connected to Module 1 via the UPSNM cables.
Модуль 2 кнопки клавиатуры, изображенный на Фиг.5-8, представляет собой корпус в виде изогнутого параллелепипеда, в котором расположены электронная плата управления с микропроцессором, интерфейс подключения типа USB type C и два интерфейса ИБПНМ, а в верхней части корпуса расположена механическая кнопка, входящая в состав блока приема пользовательского ввода, почти на всю площадь верхней поверхности корпуса (см. Фиг. 5-7).The 2-button module of the keyboard, shown in Fig. 5-8, is a housing in the form of a curved parallelepiped, in which an electronic control board with a microprocessor, a USB type C connection interface and two UPSNM interfaces are located, and in the upper part of the housing there is a mechanical button, which is part of the user input receiving unit, covering almost the entire area of the upper surface of the housing (see Fig. 5-7).
При этом при взгляде на модуль 2 со стороны пользователя, ИБПНМ находятся справа и слева, а интерфейс type C - на противоположной от пользователя стороне по центру.In this case, when looking at module 2 from the user side, the UPSNM are located on the right and left, and the type C interface is on the side opposite the user in the center.
В предпочтительном варианте осуществления модуль 2 имеет следующие габаритные размеры: ширина 51 мм, длина 63 мм, высота 27 мм, с габаритными размерами нажимаемой механической кнопки 49 х 43 мм. Однако, в других вариантах осуществления каждый из этих размеров может изменяться в большую и меньшую для обеспечения удобного и эффективного использования модуля 2 с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей у пользователя.In the preferred embodiment, module 2 has the following overall dimensions: width 51 mm, length 63 mm, height 27 mm, with the overall dimensions of the pressable mechanical button being 49 x 43 mm. However, in other embodiments, each of these dimensions may be adjusted to accommodate greater or lesser dimensions to ensure convenient and effective use of module 2 by a user with fine motor skills impaired in the upper limbs.
Модуль 3 джойстика, изображенный на Фиг.9-12, состоит из джойстика скользящего типа и двух кнопок (по отдельности входящих в состав соответственного блока приема пользовательского ввода), представляющий собой корпус в виде изогнутого параллелепипеда с круглым расширением по центру с соосным с ним сквозным отверстием почти на весь диаметр расширения, в котором расположены (Фиг. 12) электронная плата управления с микропроцессором, интерфейс подключения типа USB type-C, два ИБПНМ, три кнопки и датчики позиционирования (датчики магнитного поля или резистивные датчики).The joystick module 3 shown in Fig. 9-12 consists of a sliding joystick and two buttons (separately included in the corresponding block for receiving user input), which is a housing in the form of a curved parallelepiped with a round extension in the center with a through hole coaxial with it for almost the entire diameter of the extension, in which are located (Fig. 12) an electronic control board with a microprocessor, a connection interface of the USB type-C type, two UPSNM, three buttons and positioning sensors (magnetic field sensors or resistive sensors).
При взгляде на модуль 3 со стороны пользователя, ИБПНМ находятся справа и слева, а интерфейс USB type C - на противоположной от пользователя стороне по центру круглого расширения. Две кнопки находятся справа и слева на верхней поверхности корпуса. В центре корпуса, в круглом отверстии на верхней поверхности располагается диск с закруглёнными краями, который является “головой” джойстика, движение которой в горизонтальной плоскости подаёт сигнал на электронную плату управления с микропроцессором. Сигнал принимается датчиками позиционирования в главной части корпуса, при этом главный корпус с диском связывает механический возвратный механизм, который при отсутствии усилия позиционирует диск в центре отверстия главного корпуса. Внутри диска находится кнопка, реагирующая на вертикальное усилие на диск, а также магнит или проводящий элемент, которые делают возможным определение положения диска с помощью расположенных в корпусе датчиков.When viewing module 3 from the user's perspective, the UPSNM are located on the right and left, and the USB Type-C interface is on the side opposite the user, centered on the circular extension. Two buttons are located on the right and left sides of the top housing. In the center of the housing, in a circular opening on the top surface, is a disc with rounded edges. This disc serves as the joystick's "head." Its horizontal movement sends a signal to the electronic control board containing the microprocessor. The signal is received by positioning sensors in the main housing. A mechanical return mechanism connects the main housing to the disc, which, when no force is applied, positions the disc in the center of the opening in the main housing. Inside the disc is a button that responds to vertical force applied to the disc, as well as a magnet or conductive element that allows the disc's position to be determined using sensors located in the housing.
Корпус является разборным и состоит из основной части и нижней крышки дна. На нижней крышке расположено противоскользящее силиконовое или резиновое покрытие.The body is detachable and consists of a main body and a bottom cover. The bottom cover has a non-slip silicone or rubber coating.
В предпочтительном варианте осуществления каждая из кнопок модуля 3 имеет следующие габаритные размеры: ширина 51 мм, длина 63 мм, высота 27 мм, а подвижный диск имеет диаметр 73 мм и высоту 27 мм. Однако в других вариантах осуществления каждый из этих размеров может изменяться в большую или меньшую сторону для обеспечения удобного и эффективного использования модуля 3 с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей у пользователя.In a preferred embodiment, each of the buttons of module 3 has the following overall dimensions: width 51 mm, length 63 mm, height 27 mm, and the movable disk has a diameter of 73 mm and a height of 27 mm. However, in other embodiments, each of these dimensions may be adjusted upward or downward to ensure convenient and effective use of module 3 by a user with fine motor skills who has impaired upper limb motor function.
Модуль 4 педали-кнопки, изображенный на Фиг.13-16, представляет собой корпус, разделённый на две части, насаженные на общую ось, расположенную близко к одной из боковых граней корпусов, и связанные пружиной разжатия, препятствующей сведению частей вместе. В нижней части корпуса расположены (Фиг. 16) электронная плата управления с микропроцессором, интерфейс подключения типа USB type-C, два ИБПНМ и кнопку, входящую в состав блока приема пользовательского ввода, которая переходит в замкнутое положение при приложении усилия на верхнюю часть корпуса и смыкании верхней и нижней половин.The pedal-button module 4, shown in Figs. 13-16, consists of a housing divided into two halves mounted on a common axis located close to one of the housing's side faces and connected by a release spring that prevents the halves from coming together. The lower portion of the housing (Fig. 16) contains an electronic control board with a microprocessor, a USB type-C connection interface, two UPSNMs, and a button included in the user input receiving unit, which switches to the closed position when force is applied to the upper portion of the housing and the upper and lower halves are closed.
При этом при взгляде на модуль со стороны пользователя, ИБПНМ находятся справа и слева, а интерфейс USB type C - на противоположной от пользователя стороне по центру.When looking at the module from the user side, the UPSNM are located on the right and left, and the USB type C interface is on the side opposite the user in the center.
На нижней части корпуса расположено противоскользящее силиконовое или резиновое покрытие.The bottom of the case has an anti-slip silicone or rubber coating.
В предпочтительном варианте осуществления модуль 4 имеет следующие габаритные размеры: ширина 60 мм, длина 113 мм, угол наклона в нажатом состоянии составляет приблизительно 10 градусов. Однако в других вариантах осуществления каждый из этих размеров может изменяться в большую или меньшую сторону для обеспечения удобного и эффективного использования модуля 4 при нарушении моторики верхних конечностей у пользователя.In the preferred embodiment, module 4 has the following overall dimensions: width 60 mm, length 113 mm, and a tilt angle of approximately 10 degrees when depressed. However, in other embodiments, each of these dimensions may be adjusted upward or downward to ensure comfortable and effective use of module 4 for users with upper limb motor impairments.
Модуль 5 компьютерной мыши, изображенный на Фиг.17-19, представляет собой корпус с расположенными в нём электронной платы управления с микропроцессором, интерфейсом подключения типа USB type-C, аккумулятором, беспроводным передатчиком сигнала, оптическим или лазерным датчиком движения, расположенным на нижней поверхности, а также тремя кнопками, каждой входящими в состав соответственного блока приема пользовательского ввода.The computer mouse module 5 shown in Fig. 17-19 is a housing with an electronic control board with a microprocessor, a USB type-C connection interface, a battery, a wireless signal transmitter, an optical or laser motion sensor located on the bottom surface, and three buttons, each of which is part of a corresponding user input receiving unit.
При этом при взгляде на модуль 5 со стороны пользователя, две кнопки находятся на нижней поверхности справа и слева в дальней части модуля, так, что при давлении на неё обе кнопки можно замыкать как по отдельности, так и вместе в зависимости от точки прикладывания усилия, третья кнопка находится на боковой поверхности. Верхняя часть корпуса выполнена в виде полутрубка с закруглёнными краями.When viewing module 5 from the user's perspective, two buttons are located on the bottom surface, on the right and left sides of the module's rear section. Pressure can be applied to both buttons individually or together, depending on the point of application. The third button is located on the side surface. The top of the housing is shaped like a semi-tube with rounded edges.
Габаритные размеры модуля 5 обеспечивают удобное и эффективное его использование с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей у пользователяThe overall dimensions of module 5 ensure its convenient and effective use with the help of fine motor skills of the body in case of impaired motor skills of the upper limbs of the user
Модуль 6 колеса-энкодера, изображенный на Фиг.20-24, представляет собой корпус в виде изогнутого параллелепипеда, в котором расположены электронная плата управления с микропроцессором, интерфейс подключения типа USB type C и два интерфейса ИБПНМ, а в верхней части корпуса находится прямоугольный вырез под колесо, вращающееся вокруг горизонтальной оси, и кнопки, расположенной под подпружиненной осью колеса и входящей в состав блока приема пользовательского ввода, так, что при приложении вертикального усилия на колесо кнопка замыкается.The encoder wheel module 6 shown in Fig. 20-24 is a housing in the form of a curved parallelepiped, in which an electronic control board with a microprocessor, a USB type C connection interface and two UPSNM interfaces are located, and in the upper part of the housing there is a rectangular cutout for a wheel rotating around a horizontal axis, and a button located under the spring-loaded axis of the wheel and included in the user input receiving unit, so that when a vertical force is applied to the wheel, the button closes.
При этом при взгляде на модуль 6 со стороны пользователя, ИБПНМ находятся справа и слева, интерфейс USB type C - на противоположной от пользователя стороне по центру, а ось вращения колеса-энкодера идёт справа налево.In this case, when looking at module 6 from the user's side, the UPSNM are located on the right and left, the USB type C interface is on the side opposite the user in the center, and the axis of rotation of the encoder wheel goes from right to left.
Колесо, вращение которого передаётся на расположенный в корпусе энкодер, является отдельной частью и зафиксировано в корпусе на оси, которая, в свою очередь, закреплена на подвижных вдоль вертикальной оси каретках, подпружиненных относительно дна корпуса на сжатие.The wheel, the rotation of which is transmitted to the encoder located in the housing, is a separate part and is fixed in the housing on an axis, which, in turn, is fixed on carriages that move along the vertical axis and are spring-loaded relative to the bottom of the housing for compression.
Корпус является разборным и состоит из основной части и нижней крышки дна. На нижней крышке расположено противоскользящее силиконовое или резиновое покрытие.The body is detachable and consists of a main body and a bottom cover. The bottom cover has a non-slip silicone or rubber coating.
В предпочтительном варианте осуществления модуль 6 имеет следующие габаритные размеры: ширина 51 мм, длина 63 мм, и ширина вращающегося цилиндра составляет 30 мм, диаметр составляет 35 мм. Однако, в других вариантах осуществления каждый из этих размеров может изменяться в большую или меньшую сторону для обеспечения удобного и эффективного использования модуля 6 с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей у пользователя.In a preferred embodiment, module 6 has the following overall dimensions: width 51 mm, length 63 mm, and the rotating cylinder width 30 mm, with a diameter of 35 mm. However, in other embodiments, each of these dimensions may be adjusted upward or downward to ensure convenient and effective use of module 6 using fine motor skills in the user's upper limbs.
Модуль 7 беспроводного подключения, изображенный на Фиг.25-29, представляет собой разборный корпус из крышки и основной части в виде параллелепипеда с расположенными внутри встроенными электронной платой управления с микропроцессором, аккумулятором, беспроводным передатчиком и приёмником сигнала, индикатором заряда, расположенным на боковой поверхности, интерфейсом подключения типа USB type-C и ИБПНМ. Модуль 7 беспроводного подключения за счет встроенного внутри аккумулятора обеспечивает питание подключаемых к нему модулей ввода.Wireless connection module 7, shown in Figs. 25-29, is a detachable housing consisting of a lid and a parallelepiped-shaped main body. The housing contains an integrated electronic control board with a microprocessor, a battery, a wireless transmitter and receiver, a charge indicator located on the side surface, a USB Type-C connection interface, and a UPS. Wireless connection module 7 uses its integrated battery to power the input modules connected to it.
В частном варианте осуществления модуль 7 является передатчиком и приёмником bluetooth-сигнала (блок беспроводной связи Bluetooth) и позволяет подключить любую группу соединённых через ИБПНМ или ИБПНМ-провода модулей к компьютеру по bluetooth напрямую, без проводов.In a particular embodiment, module 7 is a transmitter and receiver of a Bluetooth signal (a Bluetooth wireless communication unit) and allows any group of modules connected via an IBPNM or IBPNM wires to be connected to a computer via Bluetooth directly, without wires.
Все модули системы могут связываться друг с другом напрямую через ИБПНМ или через провода 8 с коннекторами ИБПНМ на концах для образования группы модулей ввода, или с компьютером 10 через USB-кабель 9 с интерфейсом type-C.All modules of the system can communicate with each other directly via the UPSNM or via wires 8 with UPSNM connectors at the ends to form a group of input modules, or with a computer 10 via a USB cable 9 with a type-C interface.
Питание группы модулей осуществляется от персонального компьютера 10, к которому через USB-кабель 9 подключен один из модулей группы модулей ввода.The power supply for the group of modules is provided by a personal computer 10, to which one of the modules of the input module group is connected via a USB cable 9.
ИБПНМ напрямую или через один или более проводов с коннекторами ИБПНМ на концах формирует электрическое контактное соединение.The UPSNM directly or through one or more wires with UPSNM connectors at the ends forms an electrical contact connection.
ИБПНМ включает в себя спаренные коннекторы (по одному на модуле или конце провода ИБПНМ), содержащие одинаковое количество независимых контактов и по меньшей мере один магнитный элемент с соответствующим направлением магнитного поля, различным на двух коннекторах пары, благодаря чему и происходит их соединение. В частном варианте осуществления контакты одного из коннекторов пары являются подпружиненными штырьками для обеспечения лучшего качества подключения с контактами парного коннектора.The UPSNM includes paired connectors (one per module or per end of the UPSNM cable) containing an equal number of independent contacts and at least one magnetic element with a corresponding magnetic field direction that differs on the two connectors of the pair, thereby enabling their connection. In a specific embodiment, the contacts of one of the connectors of the pair are spring-loaded pins to ensure better connection with the contacts of the paired connector.
В предпочтительном варианте осуществления коннектор ИБПНМ имеет следующие размеры: ширина 15 мм, длина 32 мм, высота 12 мм. Однако в других вариантах осуществления каждый из этих размеров может изменяться в большую или меньшую сторону вплоть до 5 мм.In the preferred embodiment, the IBPNM connector has the following dimensions: width 15 mm, length 32 mm, height 12 mm. However, in other embodiments, each of these dimensions may be increased or decreased by up to 5 mm.
Коннектор ИБПНМ и его компоненты выполнены с скруглениями и фасками.The IBPNM connector and its components are made with roundings and chamfers.
Длина соединительного провода 8 с коннекторами ИБПНМ на концах составляет 15 см, 30 см, 50 см, 1 м и 2 м. Два или более провода 8 могут соединяться друг с другом для наращивания и образовывать цепочку.The length of the connecting wire 8 with the UPSNM connectors at the ends is 15 cm, 30 cm, 50 cm, 1 m and 2 m. Two or more wires 8 can be connected to each other for extension and form a chain.
Коннекторы ИБПНМ позволяют быстро и удобно подключать модули друг к другу в цепочку. При этом экономится место и интерфейсы подключения компьютера, а также используется меньше проводов (при подключении модулей напрямую через ИБПНМ (без проводов 8)). Сам коннектор ИБПНМ удобен ещё и потому, что он на магнитах и его корпус позволяет подключать его, просто прижимая к столу и приближая к модулю системы. С проводом типа USB type-C или другими соединительными разъемами (например, штыревыми) это делать гораздо сложнее. Провода ИБПНМ гораздо удобнее, если моторика рук нарушена.The UPSNM connectors allow for quick and convenient daisy-chaining of modules. This saves space and computer connection interfaces, and uses fewer wires (when connecting modules directly via the UPSNM (without wires). The UPSNM connector itself is also convenient because it is magnetic, and its housing allows for connection by simply pressing it to the table and bringing it close to the system module. This is much more difficult with USB Type-C cables or other connectors (such as pin connectors). UPSNM cables are much more convenient for those with limited hand dexterity.
Необходимо отметить, что приведенные выше габаритные размеры модулей ввода и их компонентов являются лишь примерными и не накладывают каких-либо ограничений на возможные варианты их реализации. Габаритные размеры выбраны таким образом, чтобы обеспечивать удобное и эффективное использование модулей ввода с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей у пользователя.It should be noted that the above dimensions of the input modules and their components are approximate only and do not impose any restrictions on possible implementation options. The dimensions were chosen to ensure convenient and effective use of the input modules using fine motor skills for users with upper limb motor impairments.
Предлагаемая модульная система управления компьютером располагается рядом с персональным компьютером (ПК) 10 или другой ЭВМ 10 (например, ноутбуком, настольным компьютером, планшетным компьютером, моноблоком и т.п.). Модули системы располагаются в положении, соответствующем их функционалу: педали - около ног пользователя, например, под столом, остальные модули - около рук, например, на столе. Модуль 1 концентратора (док-станции) подключается к ПК через провод с интерфейсом подключения USB type-C, причём один его конец подключается к интерфейсу type-C на ПК (ЭВМ), а другой - к любому из интерфейсов USB type-C концентратора. Модуль 5 компьютерной мыши подключается к ЭВМ/ПК 10 беспроводным способом, что реализовано через подключение в USB-интерфейс ПК приёмника-передатчика беспроводных сигналов. Остальные модули подключены друг к другу группами через ИБПНМ или провода с ИБПНМ, при этом количество модулей в группе или их вид никак не ограничены. Каждая группа модулей подключена к модулю 1 концентратора с помощью провода 9 USB type-C или провода 8 ИБПНМ, причём провод может быть подключен к любому интерфейсу подключения концентратора и любому интерфейсу группы модулей - это не влияет на функционал системы. Группа модулей может быть подключена напрямую к ПК через провод 9 USB type-C, причём один его конец подключается к интерфейсу USB type-C на ПК, а другой - к любому из интерфейсов USB type-C модулей группы. Любая группа модулей ввода может подключаться к компьютеру через любой из своих модулей ввода через разъем 9 USB type-C.The proposed modular computer control system is located near a personal computer (PC) 10 or another computer 10 (e.g., a laptop, desktop computer, tablet computer, all-in-one computer, etc.). The system modules are positioned according to their functionality: the pedals are located near the user's feet, e.g., under a table, while the remaining modules are located near the hands, e.g., on a table. Module 1 of the hub (docking station) connects to the PC via a cable with a USB type-C connection interface, with one end connected to the PC's type-C interface and the other to any of the hub's USB type-C interfaces. Module 5 of the computer mouse connects to the PC/computer 10 wirelessly, via a wireless signal receiver/transmitter connected to the PC's USB interface. The remaining modules are connected to each other in groups via a wireless communication module (WCM) or cables with a WCM. The number of modules in a group or their type are not limited in any way. Each module group is connected to module 1 of the hub via USB Type-C cable 9 or UPSNM cable 8. This cable can be connected to any connection interface of the hub or any interface of the module group without affecting the system's functionality. A module group can be connected directly to a PC via USB Type-C cable 9, with one end connected to the USB Type-C interface on the PC and the other to any of the USB Type-C interfaces of the modules in the group. Any input module group can connect to the computer through any of its input modules via USB Type-C connector 9.
При произведении любых действий, приводящих к регистрации сигнала (замыкание любой кнопки системы, вращение любого колеса-энкодера или кольца-энкодера, движения диска джойстика скольжения или мыши) сигнал регистрируется соответствующим модулем посредством блока приема пользовательского ввода, обрабатывается встроенной в зарегистрировавший сигнал модуль электронной платой управления с микропроцессором (которая в частных вариантах осуществления изобретения может быть оснащена микроконтроллером, программируемой интегральной схемой и т.п.) и посылается как пакет данных о сигнале по всем модулям группы через ИБПНМ. Дойдя до модуля, подключенного к модулю 1 концентратора или ПК 10 напрямую, сигнал идёт на модуль 1 концентратора и оттуда на ПК 10 (или на ПК напрямую). ПК принимает сигнал, внутреннее специализированное программное обеспечение (ПО) обрабатывает его и производит действие/подаёт команду на действие другим системам ПК.When any action is performed that results in signal registration (such as pressing any system button, rotating any encoder wheel or encoder ring, or moving a joystick or mouse), the signal is registered by the corresponding module via the user input receiving unit. It is processed by the electronic control board with a microprocessor integrated into the module that registered the signal (which, in specific embodiments, may be equipped with a microcontroller, a programmable integrated circuit, etc.), and sent as a signal data packet to all modules in the group via the UPSNM. Upon reaching the module directly connected to module 1 of the hub or PC 10, the signal travels to module 1 of the hub and from there to PC 10 (or directly to the PC). The PC receives the signal, its internal specialized software processes it, and performs an action/sends a command to other PC systems.
Алгоритм приёма, обработки и передачи данных предусматривает возможность приёма и отправки сигнала со всех подключенных в системе модулей и устройств отправки информации одновременно, нет ограничений на количество возможных одновременных сигналов с точки зрения внутренних алгоритмов работы системы.The algorithm for receiving, processing, and transmitting data provides the ability to receive and send signals from all modules and devices connected to the system for sending information simultaneously; there are no restrictions on the number of possible simultaneous signals from the point of view of the system's internal operating algorithms.
Предлагаемая система является самостоятельным устройством ввода и может полностью заменить любое отдельное устройство ввода и даже комбинацию нескольких (например, мышь + клавиатура + звуковая панель или т.п.).The proposed system is an independent input device and can completely replace any separate input device and even a combination of several (for example, mouse + keyboard + sound bar, etc.).
Предлагаемая система обеспечивает возможность полного управления компьютером с использованием мелкой моторики тела при нарушении МВК.The proposed system provides the ability to fully control a computer using fine motor skills of the body in case of impaired motor skills.
Под полным управлением в данном контексте подразумевается возможность выполнять основные операции, требующиеся для работы с подавляющим большинством программ.Full control in this context means the ability to perform the basic operations required to work with the vast majority of programs.
Полное управление компьютером в рамках предлагаемого изобретения подразумевает эффективное выполнение следующих пяти операций:Full control of a computer within the framework of the proposed invention implies the effective execution of the following five operations:
ВТС - Ввод текста и символовVTS - Text and symbol input
ПС - Пролистывание списковPS - Scrolling through lists
УК - Управление курсоромUK - Cursor Control
ИСК - Использование специальных команд, подразумевающих 3 и более одновременных нажатийISK - Using special commands that require 3 or more simultaneous key presses
ООС - Отправка 6 и более одновременных сигналов для эффективного использования всевозможного ПО.OOS - Sending 6 or more simultaneous signals for efficient use of various software.
Предложенная модульная система обеспечивает управление компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей посредством ввода данных, считываемых и передаваемых в компьютер модулями ввода.The proposed modular system provides computer control using fine motor skills of the body in cases of upper limb motor impairments by means of data input, which is read and transmitted to the computer by input modules.
Настоящее изобретение также относится к устройствам ввода данных и ассистивным технологиям и может применяться в различных областях техники для ввода данных и управления ЭВМ.The present invention also relates to data input devices and assistive technologies and can be applied in various fields of technology for data input and computer control.
Предложенная система обеспечивает наибольшую эффективность управления компьютером, когда присутствуют нарушения моторики верхних конечностей (МВК). Количество возможных одновременных вводимых значений зависит от количества здоровых пальцев пользователя. При нарушениях МВК количество возможных одновременных нажатий снижается вплоть до двух, чего благодаря предложенной системе оказывается достаточным для использования всего функционала компьютера.The proposed system ensures the most efficient computer control for those with upper limb motor impairments (ULMI). The number of possible simultaneous input values depends on the number of healthy fingers. In cases of ULMI, the number of possible simultaneous keystrokes is reduced to two, which, thanks to the proposed system, is sufficient for using the computer's full functionality.
Предлагаемое изобретение гораздо быстрее известных и традиционных устройств ввода при нарушениях МВК и имеет более высокую точность, а также является интуитивно понятным.The proposed invention is much faster than known and traditional input devices for IVC violations, has higher accuracy, and is also intuitive.
Предоставляемая возможность настраивания блоков приема пользовательского ввода и различные комбинации образования групп модулей ввода повышает эффективность работы: увеличивается скорость ввода, облегчается или делается возможным использование специальных клавиш и комбинаций клавиш, повышается точность ввода информации. Как следствие, значительно повышается эффективность управления компьютером при нарушениях МВК.The ability to customize user input blocks and create various combinations of input module groups improves work efficiency: input speed increases, the use of special keys and key combinations is facilitated or made possible, and information entry accuracy is enhanced. Consequently, computer control efficiency is significantly improved during IPC violations.
Обеспечивается возможность полноценного управления компьютером при нарушении МВК. Предложенная система обеспечивает одновременное нажатие 3 и более клавиш, одновременное управление курсором и вводом символов.Full computer control is provided even when the IPC is violated. The proposed system enables simultaneous pressing of three or more keys, as well as simultaneous cursor control and character input.
Значительно увеличивается эффективность использования компьютера при нарушениях МВК. Предложенная система позволяет увеличить скорость и точность ввода, позиционирования курсора и специальных команд.Significantly increases the efficiency of computer use in cases of IPC violations. The proposed system improves the speed and accuracy of input, cursor positioning, and special commands.
Повышается максимальное количество сигналов (символов, команд, т.п.), которые пользователь может одновременно отправить на компьютер с высокой точностью за счет различных возможных конфигураций модулей ввода.The maximum number of signals (symbols, commands, etc.) that a user can simultaneously send to a computer with high accuracy is increased due to the various possible configurations of input modules.
Достигается возможность приобрести мобильность устройства ввода данных без потери его функционала. Эффект достигается за счёт того, что система функционирует как единое целое, так и как отдельные независимые устройства с ограниченным функционалом и повышенной мобильностью. It's possible to achieve data input device mobility without losing its functionality. This is achieved by allowing the system to function as a single unit or as separate, independent devices with limited functionality and increased mobility.
Указанные преимущества достигаются за счёт того, что система, представляющая собой устройство ввода, разделена на модули, содержит группу инструментов ввода данных, интерфейс быстрого подключения модулей друг к другу и микропроцессор электронной платы управления, позволяющий изменять и сохранять сигнал, подаваемый системой, при этом модули имеют различные режимы работы, и могут быть использованы в различных комбинациях для обеспечения управления компьютером.The above advantages are achieved due to the fact that the system, which is an input device, is divided into modules, contains a group of data input tools, an interface for quickly connecting modules to each other and a microprocessor of the electronic control board, which allows changing and storing the signal supplied by the system, while the modules have different operating modes and can be used in various combinations to provide computer control.
Кроме того, известные из уровня техники решения сложны и трудны для переконфигурирования пользователем с МВК, поскольку подключаются через механические разъемы, которые требуют совмещения соединяемых частей и прикладывания должного усилия для зацепления и образования контакта.In addition, the prior art solutions are complex and difficult for the user to reconfigure with the MVC, since they are connected via mechanical connectors that require the alignment of the parts to be connected and the application of the required force to engage and form contact.
Таким образом, созданная модульная система управления компьютером с помощью мелкой моторики тела при нарушении моторики верхних конечностей обеспечивает эффективное управление компьютером при нарушениях у пользователя моторики верхних конечностей, позволяет производить быстрое и легкое переконфигурирование компьютерного устройства ввода под различные конкретные задачи, является простой и легкой для переконфигурирования пользователем с МВК, поскольку подключение модулей происходит не через механические разъемы, которые требуют совмещения соединяемых частей и прикладывания должного усилия для зацепления и образования контакта, а посредством электрического контактного соединения интерфейсов быстрого подключения на магнитах (ИБПНМ), которые благодаря магнитам обеспечивают необходимое совмещение соединяемых частей, их фиксацию и образование электрического контактного соединения для приема и передачи данных, характеризующих сигналы ввода.Thus, the created modular computer control system using fine motor skills of the body in case of impaired motor skills of the upper limbs ensures effective control of the computer in case of impaired motor skills of the user's upper limbs, allows for quick and easy reconfiguration of the computer input device for various specific tasks, is simple and easy for the user to reconfigure with the MVC, since the connection of the modules occurs not through mechanical connectors, which require the alignment of the connecting parts and the application of the necessary force for engagement and formation of contact, but through the electrical contact connection of the quick connection interfaces on magnets (QCIM), which, thanks to magnets, ensure the necessary alignment of the connecting parts, their fixation and the formation of an electrical contact connection for the reception and transmission of data characterizing the input signals.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.In these application materials, a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution was presented, which should not be used as limiting other, particular embodiments of its implementation that do not go beyond the scope of the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.
Claims (12)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2851039C1 true RU2851039C1 (en) | 2025-11-17 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5607157A (en) * | 1993-04-09 | 1997-03-04 | Sega Enterprises, Ltd. | Multi-connection device for use in game apparatus |
| US20080172610A1 (en) * | 2005-03-11 | 2008-07-17 | Paul Blair | Customizable User Interface For Electronic Devices |
| RU2551796C1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-05-27 | Максим Александрович АВТОНОМОВ | Data input device |
| US20170128828A1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | Oculus Vr, Llc | Interconnectable handheld controllers |
| WO2018236756A1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Paul Fuqua | HAND-MADE MODULAR INPUT DEVICE |
| US20210034168A1 (en) * | 2015-04-01 | 2021-02-04 | Bansen Labs LLC | System and Method for Converting Input from Alternate Input Devices |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5607157A (en) * | 1993-04-09 | 1997-03-04 | Sega Enterprises, Ltd. | Multi-connection device for use in game apparatus |
| US20080172610A1 (en) * | 2005-03-11 | 2008-07-17 | Paul Blair | Customizable User Interface For Electronic Devices |
| RU2551796C1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-05-27 | Максим Александрович АВТОНОМОВ | Data input device |
| US20210034168A1 (en) * | 2015-04-01 | 2021-02-04 | Bansen Labs LLC | System and Method for Converting Input from Alternate Input Devices |
| US20170128828A1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | Oculus Vr, Llc | Interconnectable handheld controllers |
| WO2018236756A1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | Paul Fuqua | HAND-MADE MODULAR INPUT DEVICE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11194394B2 (en) | Multipurpose computer mouse | |
| US9310905B2 (en) | Detachable back mounted touchpad for a handheld computerized device | |
| EP3693067B1 (en) | Gaming controller for mobile device and method of operating a gaming controller | |
| US20030214481A1 (en) | Finger worn and operated input device and method of use | |
| US8681101B1 (en) | Finger mounted input device | |
| US9001511B2 (en) | Portable docking station for portable electronic device | |
| US20030038783A1 (en) | Wearable ergonomic computer mouse | |
| CA2303822C (en) | Pointing device | |
| EP1615096B2 (en) | Computer input device | |
| US6690352B2 (en) | Multi-mode input control device | |
| CN112578902A (en) | Finger wearable input assembly for controlling an electronic device | |
| US12105896B2 (en) | Computer mouse module | |
| CN109032386A (en) | Input device with trackball | |
| RU2851039C1 (en) | Computer control using fine motor skills in cases of impaired hand motor skills | |
| US20170255285A1 (en) | Detachable back mounted touchpad for a handheld computerized device | |
| US20170113132A1 (en) | Enhanced function interaction device | |
| TW201327286A (en) | Computer mouse integrated with massager | |
| CN213347742U (en) | Mobile phone type VR handle interaction device | |
| KR20240002819A (en) | Haptic controller apparatus that senses the movement of each switch | |
| US20200117289A1 (en) | Electronic device | |
| US11960663B2 (en) | Reconfigurable computer mouse | |
| US12326986B2 (en) | Input device for users with limited mobility | |
| CN223350965U (en) | A multi-motor handle | |
| CN210044830U (en) | Crawler-type two-dimensional continuous sliding screen mechanism | |
| CN118226948A (en) | Controllers and head-mounted devices |